KR19990008640A

KR19990008640A - Manufacturing method of nickel hydride battery

Info

Publication number: KR19990008640A
Application number: KR1019970030686A
Authority: KR
Inventors: 김기호
Original assignee: 손욱; 삼성전관 주식회사
Priority date: 1997-07-02
Filing date: 1997-07-02
Publication date: 1999-02-05

Abstract

목적 : 전지의 조립후 충방전을 시행하는 니켈수소전지의 제조방법에 관한 것으로서, 음극의 충전 리저브가 유지되면서 방전 리저브가 감소되게 하여, 음극에 대한 양극 용량의 비율이 상대적으로 증가되고, 전지 용량이 증대되도록 한다.PURPOSE: The present invention relates to a method for manufacturing a nickel-metal hydride battery that is charged and discharged after assembly of a battery. The discharge reserve is reduced while the charge reserve of the negative electrode is maintained, thereby increasing the ratio of the positive electrode capacity to the negative electrode and the battery capacity. To be increased.

구성 : 양극이 니켈산화물과 코발트 또는 그 화합물로 되고 음극이 수소저장합금으로 되며, 음극 용량이 양극 용량에 비해 1.1∼2배의 비율로 제조된 Ni-MH전지에 있어서, 전지의 조립후 최초 0.1Ｃ로 20시간 충전하고, 0.2Ｃ로 1.0Ｖ까지 방전한 다음, 2차로 0.2Ｃ로 전지의 방전전압이 1.0∼-1.5Ｖ 범위 까지 과방전되게 하는 초기 활성화 공정을 실시한다.Composition: Ni-MH battery, in which the anode is made of nickel oxide and cobalt or a compound thereof, the cathode is made of hydrogen storage alloy, and the cathode capacity is 1.1 to 2 times the capacity of the cathode. The battery was charged with C for 20 hours, discharged to 0.2 mA at 1.0 kV, and then subjected to an initial activation step of causing the discharge voltage of the battery to be overdischarged to 0.2 C over the range of 1.0 to -1.5 kV.

효과 : 초기 충·방전시 형성된 음극의 방전 리저브가 2차 방전에 의해 일부 혹은 전부 제거되고 이것이 충전 리저브로 변화된다. 따라서, 전지의 용량 증대를 위해 음극과 양극의 용량비를 감소시킬 경우, 충전 리저브의 감소로 인해 생성되는 수명 감소를 막으면서 전지의 용량이 증대되도록 할 수 있다.Effect: The discharge reserve of the negative electrode formed during the initial charge and discharge is partially or completely removed by the secondary discharge, and this changes to the charge reserve. Therefore, when the capacity ratio of the negative electrode and the positive electrode is decreased to increase the capacity of the battery, the capacity of the battery may be increased while preventing the decrease in the lifetime generated due to the decrease of the charge reserve.

Description

Manufacturing method of nickel hydride battery

본 발명은 니켈수소(Ni-MH)전지의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 음극의 방전 리저브(discharge reserve)가 감소되게 하여, 음극 용량에 대한 양극 용량의 비가 증대되도록 하는데 적합한 Ni-MH전지의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a nickel-hydrogen (Ni-MH) battery, and in particular, to reduce the discharge reserve of the negative electrode, thereby producing a Ni-MH battery suitable for increasing the ratio of the positive electrode capacity to the negative electrode capacity. It is about a method.

Ni-MH전지는 재충전이 가능하고 소형 및 대용량화가 가능한 알칼리 2차전지의 대표적인 것으로, 양극으로 금속산화물이 사용되고 음극으로 수소저장합금이 사용되어서, 충전시 음극에서 발생된 수소가 수소저장합금에 의해 흡수되고, 방전시 필요한 수소가 전해액내로 방출되어, 전지의 충·방전이 이루어지도록 한다.Ni-MH battery is a representative of alkaline rechargeable battery that can be recharged, small size and large capacity. Metal oxide is used as positive electrode and hydrogen storage alloy is used as negative electrode. Absorbed and discharged during discharge, the hydrogen is released into the electrolyte to allow the battery to be charged and discharged.

이러한 Ni-MH전지의 양극과 음극은 각각 금속산화물 및 수소저장합금으로 제조된 활물질 페이스트가 3차원 망상구조의 집접체(Ni-foam)에 도포 및 충전되고, 이것이 다시 압연된 후 소정의 사이즈로 절단되는 공정으로 제조된다. 시트(sheet)상으로 제조된 양극과 음극의 사이에는 세퍼레이터가 개재되어 권취되고, 다시 일정크기의 캔 내부로 조립되며, 그 내부에 전해액이 충진된 구조로 밀봉된다.The positive electrode and the negative electrode of the Ni-MH battery are each coated with an active material paste made of a metal oxide and a hydrogen storage alloy, and filled with a three-dimensional network structure (Ni-foam), which is rolled again to a predetermined size. It is manufactured by the process of cutting. A separator is wound between the positive electrode and the negative electrode, which are manufactured in a sheet shape, interposed therebetween, and then assembled into a can of a predetermined size, and sealed with an electrolyte filled structure therein.

이렇게 제조된 Ni-MH전지는 음극 용량이 양극 용량 보다 큰 비율로 제조되는데, 그 까닭은 음극이 방전 리저브와 충전 리저브를 보유해야 하는데에서 기인된다. Ni-MH전지는 조립후 최초의 충·방전이 시행되는 초기 활성화(formation) 단계에서, 양극에 존재된 금속산화물로 인해 음극에 방전 리저브가 형성된다. 또한, 과충전시 전지 내압의 과도한 상승을 방지하기 위해, 음극에 충전 리저브가 존재되어야 한다.The Ni-MH battery thus prepared is manufactured at a rate in which the cathode capacity is larger than the anode capacity, because the cathode has to have a discharge reserve and a charge reserve. In the Ni-MH battery, in the initial formation stage in which the first charge and discharge are performed after assembly, a discharge reserve is formed in the negative electrode due to the metal oxide present in the positive electrode. In addition, in order to prevent excessive rise of the battery internal pressure during overcharging, a charging reservoir should be present in the negative electrode.

이와 같은 이유에서, Ni-MH전지는 양극 보다 음극 용량의 비가 크게 제조되며, 양극 용량에 의해 전지의 전체 용량이 제한된다.For this reason, the Ni-MH battery has a larger cathode capacity ratio than the positive electrode, and the total capacity of the battery is limited by the positive electrode capacity.

종래 기술에서 설명된 Ni-MH전지의 제조법을 보면, 음극에 대한 양극 용량의 비를 상대적으로 증대시키므로서, 전지의 전체 용량이 증대되도록 할 수 있다.Looking at the manufacturing method of the Ni-MH battery described in the prior art, it is possible to increase the overall capacity of the battery by relatively increasing the ratio of the cathode capacity to the cathode.

즉, Ni-MH전지 음극의 충·방전 리저브에 사용되는 양을 감소시키면, 상대적으로 양극 용량이 증가하여 전지의 전체 용량이 향상되도록 할 수 있다.That is, if the amount used for the charge / discharge reservoir of the Ni-MH battery negative electrode is reduced, the positive electrode capacity may be relatively increased, thereby improving the overall capacity of the battery.

그러나 음극 용량이 상대적으로 많이 감소되면, 충전 리저브의 양이 너무 적어지거나 없어져 전지의 내압이 과도하게 상승되고, 전지의 수명이 단축되는 문제점이 발생된다. 따라서, 방전 리저브를 감소시키는 것이 수명을 줄이지 않으면서 전지 용량을 증가시킬 수 있는 유용한 수단이다. 그런데, 음극의 방전 리저브를 줄이는 방법으로 양극 금속산화물의 양을 줄이면, 그 금속산화물의 양 만큼 양극의 전도도가 함께 감소되어, 결국 전지의 용량이 저하되는 문제점이 있다.However, if the negative electrode capacity is relatively reduced, the amount of the charging reserve is too small or disappeared, the internal pressure of the battery is excessively increased, and the life of the battery is shortened. Therefore, reducing the discharge reserve is a useful means to increase battery capacity without reducing the lifetime. However, if the amount of the anode metal oxide is reduced by the method of reducing the discharge reserve of the cathode, the conductivity of the anode is reduced together with the amount of the metal oxide, resulting in a problem that the capacity of the battery is lowered.

이와 같은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위한 목적에서 안출된 것으로, 본 발명은 양극의 특성 저하없이 음극의 충전 리저브가 유지되면서 방전 리저브만 감소되도록 하여, 음극에 대한 양극 용량의 비율이 상대적으로 증가되어, 전지의 용량이 향상되도록 하는 동시에, 수명도 유지 혹은 연장되도록 한다.In order to solve the problems of the prior art, the present invention is to reduce the discharge reserve while maintaining the charge reserve of the negative electrode without deteriorating the characteristics of the positive electrode, the ratio of the positive electrode capacity to the negative electrode is relatively increased In addition, the capacity of the battery can be improved and the life can be maintained or extended.

이를 위하여, 본 발명은 양극이 니켈산화물과 코발트 또는 그 화합물로 되고 음극이 수소저장합금으로 되며, 음극 용량이 양극 용량에 비해 1.1∼2배의 비율로 제조된 Ni-MH전지에 있어서, 전지의 조립후 최초 0.1Ｃ로 20시간 충전하고, 0.2Ｃ로 1.0Ｖ까지 방전한 다음, 2차로 0.2Ｃ로 전지의 방전전압이 1.0∼-1.5Ｖ 범위 까지 과방전되게 하는 공정을 수행한다.To this end, the present invention provides a Ni-MH battery in which the positive electrode is made of nickel oxide and cobalt or a compound thereof, and the negative electrode is a hydrogen storage alloy, and the negative electrode capacity is manufactured at a ratio of 1.1 to 2 times the capacity of the positive electrode. After assembling, the battery was charged with 0.1 C for 20 hours, discharged to 0.2 C at 1.0 kV, and then discharged to 0.2 C at 0.2 C for over-discharge to 1.0-1.5 mA.

이에 따라, 본 발명의 Ni-MH전지는 기존 전지에 비해 음극/양극 용량비가 적게 제조되었음에도 불구하고, 초기 충·방전시 형성된 음극의 방전 리저브가 일부 혹은 전부 제거되고 이것이 충전 리저브로 변화되어서, 전지 용량이 증대되는 동시에 수명의 저하도 발생되지 않는다.Accordingly, even though the Ni-MH battery of the present invention is manufactured with a smaller cathode / anode capacity ratio than the conventional battery, some or all of the discharge reservoir of the negative electrode formed during initial charging and discharging is removed and the battery is changed into a charging reservoir. At the same time as the capacity is increased, there is no decrease in the lifetime.

이하, 본 발명의 목적을 실현하기 위한 수단을 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the means for realizing the object of the present invention will be described.

본 발명에 관련된 Ni-MH전지는 음극으로 수소저장합금이 사용되고, 양극으로 금속산화물이 사용되며, 음극과 양극이 세퍼레이터를 개재하여 전해액이 충진된 상태로 캔의 내부로 조립된 구조로 이루어진다.The Ni-MH battery according to the present invention has a structure in which a hydrogen storage alloy is used as a negative electrode, a metal oxide is used as a positive electrode, and the negative electrode and the positive electrode are assembled into the can in a state where an electrolyte is filled through a separator.

양극의 금속산화물로는 니켈산화물과 코발트 또는 그 화합물이 사용된다.Nickel oxide and cobalt or a compound thereof are used as the metal oxide of the positive electrode.

또한, 본 발명의 Ni-MH전지는 음극 용량이 양극 용량에 대해 1.1∼2배의 비율로 구성되게 한다. 본 발명은 음극의 충전 리저브가 유지되면서 방전 리저브만 감소되게 하여, 양극 용량의 비율을 상대적으로 높여 증가시키면서 수명을 유지시킨다.In addition, the Ni-MH battery of the present invention allows the negative electrode capacity to be configured at a ratio of 1.1 to 2 times the positive electrode capacity. The present invention allows only the discharge reservoir to be reduced while the charge reservoir of the negative electrode is maintained, thereby maintaining the life while increasing the ratio of the positive electrode capacity relatively high.

보다 구체적으로, 본 발명은 전지의 조립후 충·방전을 행하는 초기 활성화 단계에서, 최초 충·방전에 의해 음극에 형성된 방전 리저브가 2차 과방전에 의해 일부 혹은 전부 제거되면서 이것이 충전 리저브로 변환되게 한다.More specifically, the present invention allows the discharge reservoir formed in the negative electrode by the first charge and discharge in the initial activation step of performing the charge and discharge after assembling the battery, while part or all of the discharge reservoir is removed by the secondary over-discharge so that it is converted into the charge reserve .

본 발명에서는 조립이 완료된 전지를 최초 0.1Ｃ로 20시간 충전되게 하고, 0.2Ｃ로 1.0Ｖ까지 방전되게 한다. 이후, 임의의 Ｃ 규격으로 충전을 행하고, 0.2Ｃ로 전지의 방전전압이 1.0∼-1.5Ｖ 범위 까지 과방전되게 한다.In the present invention, the assembled battery is initially charged at 0.1 C for 20 hours, and discharged to 0.2 C at 1.0 mA. Thereafter, charging is performed at an arbitrary C standard, and the discharge voltage of the battery is overdischarged to a range of 1.0 to -1.5 kV at 0.2 C.

또한, 본 발명은 조립이 완료된 전지를 최초 0.1Ｃ로 20시간 충전되게 하고, 0.2Ｃ로 1.0Ｖ까지 방전되게 한다. 이후, 최초 충·방전시 얻어진 용량(Ｘ)에 대해 1.1∼2배의 용량이 얻어질때까지 과방전되게 할 수도 있다.In addition, the present invention allows the assembled battery to be initially charged at 0.1 C for 20 hours, and discharged to 0.2 mA at 1.0 mA. Thereafter, overdischarge may be performed until a capacity of 1.1 to 2 times the capacity obtained at the time of initial charge and discharge is obtained.

이상에서 설명된 본 실시예의 수단에 의해, 최초 방전에 의해 음극에 형성된 방전 리저브는 일부 혹은 전부가 제거되고, 이것이 충전 리저브로 변화된다.By means of the present embodiment described above, part or all of the discharge reservoir formed in the cathode by the initial discharge is removed, and this is changed to the charging reservoir.

따라서, 음극의 방전 리저브는 종래 기술에 비해 감소되고, 그 감소되는 양만큼 음극에 대한 양극의 용량 비율이 증대된다.Thus, the discharge reserve of the negative electrode is reduced compared to the prior art, and the capacity ratio of the positive electrode to the negative electrode is increased by the amount of the decrease.

이상에서 기술된 구성 및 작용을 통하여 알 수 있듯이, 본 발명의 니켈수소전지 제조방법은 종래 기술의 문제점을 실질적으로 해소한다.As can be seen through the configuration and operation described above, the nickel-hydrogen battery manufacturing method of the present invention substantially solves the problems of the prior art.

즉, 본 발명은 전지의 초기 활성화 단계에서 과방전을 시행하므로서, 음극의 방전 리저브가 일부 혹은 전부 제거되게 하고 이것이 충전 리저브로 변화되게 하여, 음극에 대한 양극의 용량 비율이 증가하여 전지의 용량이 증가하는 효과를 얻을 수 있으며, 동시에 충전 리저브의 양을 유지시켜 전지의 내압 상승이 방지되게 하므로서 전지의 수명이 유지 혹은 연장되도록 하는 효과도 얻을 수 있다.That is, according to the present invention, the over-discharge is performed in the initial activation phase of the battery, so that some or all of the discharge reservoir of the negative electrode is removed and this is changed to the charging reservoir, thereby increasing the capacity ratio of the positive electrode to the negative electrode, thereby increasing the capacity of the battery. An increase effect can be obtained, and at the same time, the amount of the charge reserve can be maintained to prevent the increase in the internal pressure of the battery, thereby maintaining or extending the life of the battery.

한편, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 발명에 한정되지 아니하며, 특허 청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변경 실시가 가능할 것이다.On the other hand, the present invention is not limited to the above-described specific preferred invention, any person having ordinary skill in the art to which the invention belongs without departing from the gist of the invention claimed in the claims. It will be possible.

Claims

The negative electrode made of hydrogen storage alloy and the positive electrode made of metal oxide are assembled into the can with the electrolyte filled through the separator, and then the discharge voltage of the battery is overdischarged to the range of 1.0 to -1.5 kV at 0.2 C. Method for producing a nickel-metal hydride battery comprising a step.

The method of claim 1, wherein the metal oxide of the positive electrode is made of nickel oxide and cobalt or a compound thereof.

The method of claim 1, wherein the negative electrode is manufactured at a capacity ratio of 1.1 to 2 times that of the positive electrode.

The method of claim 1, wherein after the battery is assembled, the battery is charged with 0.1 C for 20 hours and discharged to 0.2 C at 1.0 kW.

In a nickel-metal hydride battery in which a cathode made of hydrogen storage alloy is assembled at a capacity ratio of 1.1 to 2 times that of an anode made of metal oxide, it is initially charged at 0.1 C for 20 hours and discharged at 0.2 C to 1.0 ,, A method for producing a nickel-metal hydride battery, comprising the step of overdischarging until a capacity of 1.1 to 2 times the capacity obtained during initial charge and discharge is obtained.